专题16.5 反冲运动 火箭
第十六章动量守恒定律第5节反冲运动火箭一、反冲1．反冲定义：当物体的一部分以一定的速度离开物体时，剩余部分将做_____________的运动，这种现象叫反冲运动。
学科网2．反冲中的动量守恒：物体间的相互作用力是________，作用时间很___，作用力很______，远远大于系统受到的__________，可以与动量守恒定律来处理。
3．反冲中的能量：因为有其他形式的能转化为_______，所以系统的___________________。
二、爆炸1．爆炸中的动量守恒：物体间的相互作用力是________，作用时间很_____，作用力很______，远远大于系统受到的__________，可以与动量守恒定律来处理。
2．爆炸中的能量：因为有其他形式的能转化为_________，所以系统的________________。
3．爆炸后的运动状态：在空中沿水平方向运动的物体，如果爆炸后分裂成两块，前面一块做平抛运动时，后面一块可能做同向或反向的平抛运动，也可能做自由落体运动。
相反方向变力短大外力动能动能增加变力短大外力动能动能增加一、爆炸和反冲1．爆炸的特点（1）动量守恒。
由于爆炸是在极短的时间内完成的，爆炸时物体间的相互作用力远远大于系统受到的外力，所以爆炸过程中，系统的总动量守恒。
（2）动能增加。
在爆炸过程中，由于其他形式的能量（如化学能）转化为动能，所以爆炸后系统的总动能增加。
（3）位移不变。
爆炸时间极短，因而作用过程中物体运动的位移很小，一般忽略不计，可以认为爆炸后物体仍然从爆炸时的位置以新的动量开始运动。
2．反冲（1）现象。
物体的不同部分在内力的作用下向相反的方向运动。
（2）特点。
一般情况下，物体间的相互作用力（内力）较大，因此系统动量往往有以下几种情况： ①动量守恒；②动量近似守恒；③某一方向动量守恒。
【例题1】有一个以10 m/s 的速度飞行的手榴弹炸成两块，这两块的质量m 1=0.6 kg ，m 2=0.4 kg ，较大的一块炸裂后仍按原方向运动其速度增加到50 m/s 。
求较小的那一块的飞行情况。
【例题2】总质量为M 的火箭竖直上升至某处的速度为v ，此时向下喷出质量为m ，相对地的速度为u 的气体n 次，此后火箭的速度为多大?参考答案：nmM nmuMv -+试题解析：设火箭的末速度为v 1取初速度方向为正，火箭初动量为Mv ， 末动量为1)(v nm M - n 次喷出气体动量为nmu -根据动量守恒：()nmu v nm M Mv --=1 解得nmM nmuMv v -+=1二、人船模型1．“人船模型”不仅是动量守恒问题中典型的物理模型，也是最重要的力学综合模型之一。
利用“人船模型”及其典型变形，通过类比和等效方法，可以使许多动量守恒问题的分析思路和解答步骤变得极为简捷。
选人前进的方向为正方向，根据动量守恒定律有： mv 人－Mv 船=0 ① 即：v 人:v 船=M :m由于每一时刻均满足人、船速度之比等于人、船质量的反比，因而人、船平均速度之比也等于人、船质量的反比，故位移大小之比应满足：x 人:x 船=M :m ②。
2．“人船模型”的适用条件与实质——对一个原来处于静止状态的系统，且在系统发生相对运动的过程中，动量守恒或有一个方向动量守恒，其实质就是初速为零的系统中物体所做的反冲运动，系统满足某方向上的平均动量守恒。
【例题3】静止在水面上的船长为L 、质量为M ，一个质量为m 的人站在船头，当此人由船头走到船尾时，不计水的阻力，船移动的距离是A ．m mLB ．m M mL+C ．mM mL -D ．mM L m M +-)(参考答案：B试题解析：对于人船整体来说动量守恒，设船移动距离为s ，人移动的距离为L –s ，作用时间为t ，根据动量守恒条件可知： tsMts L m--=0，解得mL s M m =+，故选B 。
1．（2017·宁夏育才中学高二月考）关于反冲运动，下列说法正确的是 A ．反冲运动的两个物体系统动量守恒，机械能也守恒 B ．反冲现象是有害的，应该想办法防止 C ．直升机的升空应用了反冲的原理D ．影响火箭速度大小的因素是喷气速度和质量比2．（2017·辽宁大石桥二中高二月考）下列关于反冲运动的说法中，正确的是 A ．抛出物m 1的质量要小于剩下的质量m 2才能获得反冲B．若抛出质量m1大于剩下的质量m2，则m2的反冲力大于m1所受的力C．反冲运动中，牛顿第三定律适用，但牛顿第二定律不适用D．对抛出部分和剩余部分都适用于牛顿第二定律3．（2017·湖南长沙雅礼中学模拟）有关实际中的现象，下列说法正确的是A．火箭靠喷出气流的反冲作用而获得巨大速度B．体操运动员在着地时曲腿是为了减小地面对运动员的作用力C．用枪射击时要用肩部抵住枪身是为了减少反冲的影响D．为了减轻撞车时对司乘人员的伤害程度，发动机舱越坚固越好4．（2017·宁夏育才中学高二月考）步枪的质量为4.1 kg，子弹的质量为9.6 g，子弹从枪口飞出时的速度为865 m/s，则步枪的反冲速度大小约为A．2 m/s B．1 m/sC．3 m/s D．4 m/s5．（2017西藏自治区拉萨中学高二月考）一静止的质量为M的原子核，以相对地的速度v放射出一质量为m的粒子后，原子核剩余部分作反冲运动的速度大小为A．MvmB．mvM m-C．M mvm-D．M mvm+6．（2017·山西怀仁八中高二期末）如图所示，一辆小车静止在光滑水平面上，A、B两人分别站在车的两端，当两人同时相向运动时A．若小车不动，两人速率一定相等B．若小车向左运动，A的动量一定比B的小C．若小车向左运动，A的动量一定比B的大D．若小车向右运动，A的动量一定比B的大7．（2017·江西南昌二中高一月考）一个连同装备总质量M=100 kg的宇航员，脱离飞船进行太空行走后，在与飞船相距d=45 m的位置与飞船保持相对静止．所带氧气筒中还剩有m0=0.5 kg氧气，氧气除了供他呼吸外，还需向与飞船相反方向喷出一部分氧气以获得使他回到飞船反冲速度v′，为此氧气筒上有可使氧气以v=50 m/s速度喷嘴．按照物理原理：如果一次性喷出氧气质量为m，喷气速度为v，则其获得反冲速度v′=mv/M，已知耗氧率为R=2.5×10–4 kg/s（即每秒钟呼吸消耗氧气量）。
则为保证他安全返回飞船，一次性喷出氧气质量m可能为A．0.10 kg B．0.25 kgC．0.35 kg D．0.65 kg8．（2017·广西钦州钦北区高一期末）在以下叙述的现象中利用了反冲现象的实例有A．火箭喷气升空B．射水鱼喷水捕食C．章鱼喷水快速退游D．潜水艇排水浮出9．（2017·宁夏育才中学高二月考）甲、乙两人站在小车左右两端，如图所示，当他俩同时相向而行时，发现小车向右运动，下列说法中正确的是（轨道光滑）A．乙的速度必定大于甲的速度B．乙的动量必定小于甲的动量C．乙的动量必定大于甲的动量D．甲、乙动量总和必定不为零10．（2017·黑龙江哈尔滨十九中高二期中）如图所示，光滑的水平地面上有一辆平板车，车上有一个人。
原来车和人都静止。
当人从左向右行走的过程中A．人和车组成的系统水平方向动量守恒B．人和车组成的系统机械能守恒C．人和车的速度方向相同D．人停止行走时，人和车的速度均为零11．（2017·江西高二月考）某同学质量为60 kg，在军事训练中要求他从岸上以2 m/s的速度跳到一条向他缓缓飘来的小船上，然后去执行任务，小船的质量是140 kg，原来的速度是0.5 m/s，该同学上船后又跑了几步，最终停在船上。
此时小船的速度大小；此过程该同学动量的变化大小。
12．如图，质量为M的小船在静止水面上以速率v0向右匀速行驶，一质量为m的救生员站在船尾，相对小船静止。
若救生员以相对水面速率v水平向左跃入水中，则救生员跃出后小船的速率为A．v0+mMv B．v0﹣mMvC．v0+mM（v0+v）D．v0+mM（v0﹣v）13．（2017·江西樟树中学高二周练）平板车停在水平光滑的轨道上，平板车上的人从固定在车上的货厢边沿水平方向顺着轨道方向跳出，落在平板车地板上的A点，A点距货厢的水平距离为L=4 m，如图所示，人的质量为m，车连同货厢的质量为M=4m，货厢高度为h=1.25 m，求：（1）在人跳出后到落到地板过程中车的反冲速度。
（2）人落在平板车地板上并站稳以后，车还运动吗？车在地面上移动的位移是多少？14．气球质量200 kg载有质量为50 kg的人，静止在空中距地面20 m高的地方，气球下悬一质量不计的绳子，此人想从气球上沿绳慢慢下滑至地面，为安全到达地面，则这根绳至少多长?15．（2014·重庆卷）一弹丸在飞行到距离地面5 m 高时仅有水平速度2m/s v =，爆炸成为甲、乙两块水平飞出，甲、乙的质量比为3:1。
不计质量损失，取重力加速210m/s g =，则下列图中两块弹片飞行的轨迹可能正确的是16．（2013·福建卷）将静置在地面上，质量为M （含燃料）的火箭模型点火升空，在极短时间内以相对地面的速度v 0竖直向下喷出质量为m 的炽热气体。
忽略喷气过程重力和空气阻力的影响，则喷气结束时火箭模型获得的速度大小是 A ．Mmv 0B ．m Mv 0C ．mM Mv -0D ．mM mv -01．D 【解析】反冲运动的两个物体系统动量守恒，机械能不一定守恒，如火箭发射，机械能增加，A 错误；火箭发射正是利用了反冲现象，B 错误；直升机的升空是利用了机翼上下空气的压力差，C 错误；设喷气质量为m ，速度为v 0，火箭原来质量为M ，火箭获得的速度为v ，根据动量守恒：()00M m v mv --=，mv v M m=-，D 正确。
故选：D 。
学-科网3．ABC【解析】火箭升空时，内能减小，转化为机械能；火箭向后喷出气流，火箭对气流有向后的力，由于力的作用是相互的，气流对火箭有向前的力的作用，从而推动火箭前进；飞船从远地点向近地点运动时，重力势能减小，转化为动能，飞船速度增大，故选项A正确；跳高运动员在落地的过程中，动量变化一定．由动量定理可知，运动员受到的冲量I一定；跳高运动员在跳高时跳到沙坑里或跳到海绵垫上可以延长着地过程的作用时间t，由I Ft=可知，延长时间t可以减小运动员所受到的平均冲力F，故B 正确；用枪射击时要用肩部抵住枪身是为了减少反冲的影响，故选项C正确；为了减轻撞车时对司乘人员的伤害程度，缓冲作用较好，伤害程度小，故选项D错误。
【名师点睛】沙坑或海绵垫子具有缓冲作用，可以延长运动员与地面的接触时间，减小运动员受到的冲击力，避免运动员受伤。
高中物理课件-16.5 反冲运动 火箭1
橡皮塞
解：取小车与橡皮塞为系统，系统受到的 合外力为零，所以动量守恒，取橡皮塞运 动方向为正方向，根据动量守恒定律有：
0=mv+(M-m)v' v' mv 0.1m / s M m
二、火 箭
1、火箭的主要用途：
火箭作为运载工具，例如发射 探测仪器、常规弹头和核弹头、 人造卫星和宇宙飞船．
3、采取下列哪些措施有利于增加喷 气式飞机的飞行速度( )
√A. 使喷出的气体速度增大
B. 使喷出的气体温度更高
√C. 使喷出的气体质量更大
D. 使喷出的气体密度更小
4、水平地面上放置一门大炮，炮身 质量为M，炮筒与水平方向成θ角， 今相对地面以速度v发射一枚炮弹， 若炮弹质量为m，求炮身的后退速度。
第五节 反冲运动 火箭
1、将一个气球吹大，然后松手，会出现 什么现象？如何解释这种现象呢？
2、神七发射视频
回顾火箭和气球的运动回答问题：
1、气球和火箭运动前处于什么运动状 态？
2、气球和火箭运动前是一个物体，运 动后是否分为两部分？
3、如果火箭和气球分为两部分，这两 部分运动情况如何？
4、火箭和气球的运动原因是什么？
LmM h
S球
M
h S人
反馈检测
1、下列运动属于反冲运动的是（ ） A、乒乓球碰到墙壁后弹回
√B、发射炮弹后炮身后退 √C、喷气式飞机喷气飞行 √D、火箭的发射
2、运送人造卫星的火箭开始工作后， 火箭做加速运动的原因是
√A．火箭发动机将燃料燃烧产生的气 体向后推出，气体给火箭的反作用 力推动火箭 B．燃料燃烧推动空气，空气反作用力 推动火箭 C．火箭吸入空气，然后向后排出，空 气对火箭的反作用力推动火箭 D．火箭燃料燃烧发热，加热周围空 气，空气膨胀推动火箭
16.5反冲运动 火箭
2．如图所示，一玩具小车携带若干质量为m的弹丸，车和弹 丸的总质量为M(M/m＝20)，在半径为R的水平光滑轨道上以速度 v0做匀速圆周运动，若小车每转一周便沿运动方向相对地面以 恒定速度v(v0/v＝1/5)发射一颗弹丸，则小车发射第几颗弹丸 时静止( ) A．4 B．5 C．8 D．10 解析：设发射第n颗子弹时车静止
练习1.如图所示，一个质量为m1＝50kg的人爬在一只大气球 下方，气球下面有一根长绳．气球和长绳的总质量为m2＝20kg ，长绳的下端刚好和水平面接触．当静止时人离地面的高度为 h＝5m．如果这个人开始沿绳向下滑，当他滑到绳下端时，他 离地面的高度是(可以把人看做质点)( B ) A．5 m B．3.6 m C．2.6 m D．8 m
练习3．设斜上抛物体在通过轨迹的最高位置时，突然炸裂 成质量不等的两块，已知其中一块沿原水平方向做平抛运动， 则另一块的运动可能是( ACD ) A.反方向平抛运动 B.斜上抛运动 C.自由落体运动 D.原方向平抛运动
分析：Mv 0 m 1v1 m 2 v 2 m 2 v 2 Mv0 m 1v1 爆炸后动能增加，即速 度增加.则v 向.故ACD对. 2可能为0、反向、不变
解 析 ： 人 球 系 统 原 来止 静， 重力和浮力平衡， 合F 0. 动量守恒： m 1x 人 m 2 x 球 0 且 x人 x 球 h 解得：x 球 3.57m
h X球 X人
练习2.如图所示，表示质量为M的密闭汽缸置于光滑水平面上 ，缸内有一隔板P，隔板右边是真空，隔板左边是质量为m的高 压气体，若将隔板突然抽去，则汽缸的运动情况是( B ) A．保持静止不动 B．向左移动一定距离后恢复静止 C．最终向左做匀速直线运动 D．先向左移动，后向右移动回到原来位置 解析：1.高压气体视作人，气缸视作船。
16-5反冲运动 火箭
16-5反冲运动 火箭基础夯实1．下列属于反冲运动的是( )A ．喷气式飞机的运动B ．直升机的运动C ．火箭的运动D ．反击式水轮机的运动答案：ACD解析：直升机运动是飞机螺旋桨与外部空气作用的结果，不属于反冲运动。
2．静止的实验火箭，总质量为M ，当它以对地速度为v 0喷出质量为Δm 的高温气体后，火箭的速度为( )A.Δm v 0M －ΔmB ．－Δm v 0M －Δm C.Δm v 0MD ．－Δm v 0M 答案：B解析：由动量守恒定律得Δm v 0＋(M －Δm )v ＝0，火箭的速度为v ＝－Δm v 0M －Δm，选项B 正确。
3．假定冰面是光滑的，某人站在冰冻河面的中央，他想到达岸边，则可行的办法是( )A ．步行B ．挥动双臂C ．在冰面上滚动D ．脱去外衣抛向岸的反方向答案：D解析：由于冰面光滑，无法行走或滚动，由动量守恒定律可知，只有抛出物体获得反冲速度才能到达岸边，故选项D 正确。
4．(2012·临朐高二检测)如图所示，一艘小船静止在平静的水面上，船前舱有一抽水机，抽水机把前舱的水均匀抽往后舱，不计水的阻力，在船的前舱与后舱分开、不分开的两种情况下，船的前舱运动情况分别是()A．不动；向前匀速动B．向前加速动；不动C．不动；向后匀速动D．向后匀速动；不动答案：B解析：分开时，前舱和抽出的水相互作用，靠反冲，前舱向前加速运动。
若不分开前舱和后舱还有水作为一个整体，总动量为零，船不动，故B正确。
5．假设一个小型宇宙飞船沿人造地球卫星的轨道在高空中绕地球做匀速圆周运动，如果飞船沿其速度相反的方向抛出一个质量不可忽略的物体A，则下列说法正确的是()A．A与飞船都可能沿原轨道运动B．A与飞船都不可能沿原轨道运动C．A运动的轨道半径可能减小，也可能增加D．A可能沿地球半径方向竖直下落，而飞船运行的轨道半径将增大答案：BCD解析：抛出物体A后，由反冲原理知飞船速度变大，所需向心力变大，从而飞船做离心运动离开原来轨道，半径增大；物体A 的速率可能比原来的速率大，也可比原来的速率小或相等，也可能等于零从而竖直下落。
16.5 反冲运动 火箭
A.
解析:自行火炮水平匀速行驶时,牵引力与阻力平衡,系统动量守恒。设向右 为正方向,发射前总动量为 Mv1,发射后系统的动量之和为 (M-m)v2+m(v0+v2),
1. 定义 ：一个物体在内力的作用下分裂为两个部分，一部分
向某一方向运动，另一部分必然向相反的方向运动。这个现象 叫做反冲。 2. 特点：内力远远大于外力，反冲运动中系统动量守恒。
3. 物理原理：遵循动量守恒定律。 作用前：p = 0 作用后: p' = mv1 + Mv2
则根据动量守恒定律有：p' = p 即 mv 1+ Mv2 = 0 故有：v2 = − ( m/M )v1 负号表示作用后的两部分运动方向相反
0 1 Mv0=-mv 答案: 1+(M-m)v,解得 v=
������������ +������������ ������-������ ������������ +������������1 答案: 0 ������-������
������������0 +������������1 。 ������-������
mv Mv 0
x1 x2 L
x1 v x2 v
M x1 L Mm m x2 L Mm
������ 变式训练 2 ������ 在水面上停着质量为 M 的小船的船头和船尾分别站 1
着质量为 m1 的甲和质量为 m2 的乙,如图所示,当甲、乙交换位置后,若船长 为 L,不计水的阻力,下列说法正确的是( ACD )
16-5反冲运动 火箭
(2)为了使耗氧量最低，设喷出m(kg)O2， 则耗氧为：Δm＝Qt＋m ④
－2
2.25×10 QsM 结合上面①②两式就有：Δm＝ mv ＋m＝ ＋ m 2.25×10 2 －2 m 当m ＝ 时， Δ m 有极小值，即 m ＝ 2.25 × 10 kg m
－
s sM ＝0.15kg，耗氧量最低，此时返回的时间为t＝ ＝ mv ＝ v′ 600s。
下面是某同学的解法： 选小车前进的方向为正方向，则人跳出车后小车的动量 为Mv，人的动量为－m(v1－v0)，根据动量守恒定律有：(M Mv0＋mv1 ＋m)v0＝Mv－m(v1－v0)，解得：v＝ 。 M 此解法是否对？说明原因。若不对请做出正确解答。
解析：不对。这种解法中，较全面地考虑了系统的整体 性、动量的矢量性以及相对性等，而且根据动量守恒定律所 列方程中，等式左边的(M＋m)v0和等式右边第一项Mv分别 代表系统的初始动量和人跳出车后的瞬时小车的动量，均无 可非议。但由于v0是人未跳出车之前系统的速度，所以－ m(v1－v0)就不能代表人跳出车后的瞬间人的动量，这样Mv －m(v1－v0)所表示的动量就不是人跳出车后的瞬时系统的总 动量，因而解答不成立。
(2)以火箭和喷出的20次气体为研究对象 (M－20m)v20－20mv＝0 20mv 所以v20＝ ＝13.5m/s M－20m
答案：2m/s；13.5m/s
运送人造地球卫星的火箭开始工作后，火箭做加速运动 的原因是( )
A．燃料燃烧推动空气，空气反作用力推动火箭 B．火箭发动机将燃料燃烧产生的气体向后推出，气体 的反作用力推动火箭
点评：在人船模型中，某物体位移易误认为相对另一物 体的位移。
(2012· 海岳中学高二期末)如图所示，一个质量为m1＝ 50kg的人抓在一只大气球下方，气球下面有一根长绳。气球 和长绳的总质量为m2＝20kg，长绳的下端刚好和水平面接 触。当静止时人离地面的高度为h＝5m。如果这个人开始沿 绳向下滑，当他滑到绳下端时，他离地面高度是(可以把人看 作质点)( )
16.5反冲运动 火箭
角为θ ,则火炮后退的速度大小为(设
水平面光滑)( )
m2 A. v0 m1 m 2 v0 cos C. m1 m 2 m 2 v0 B. m1 m 2 m 2 v0cos D. m1
【解析】选C.炮弹和火炮组成的系统水平方向动量守 恒,0=m2v0cosθ-(m1-m2)v得 v m2 v0cos , 故选项C正确.
则有 m v 人－M v 船＝0 mL－s船 Ms船 即 － t ＝0 t 由上式解得 60×3 mL s 船＝ ＝ m＝0.5 m m＋M 60＋300 由于船运动的方向与人行走方向相反，即船向 船头方向前进了 0.5 m.
【答案】 0.5 m
例2
利用动量守恒、机械能守恒解决反冲 运动问题 如图所示，带有光滑的半径为R的1/4圆弧轨道的
即时应用
一个静止的质量为M的不稳定原子核，放射出一个质量为
m的粒子，粒子离开原子核时相对于核的速度为v0，则原
子核剩余部分的速率为________． 解析： 该题是一个反冲运动现象问题， 遵循动量 守恒定律， 关键是确定好粒子和剩余部分相对地 的速率． 应用动量守恒定律时， 各个速度是对同 一参考系的．设剩余部分对地的速率为 v′，规 定粒子运动方向为正方向，则剩余部分的动量 为：－(M－m)v′，粒子对地速率为 v0 －v′. 由 动 量 守 恒 定 律 得 ： 0 ＝ m(v0 － v′) － (M － mv0 m)v′，解得 v′＝ M . mv0 答案： M
【解析】选A.火箭射出物体P后,由反冲运动原理知火箭速
度变大,所需向心力变大,从而做离心运动离开原来轨道,
半径增大A项对，C项错；P的速率可能减小,可能不变,可
能增大,运动状态也存在多种可能性,所以B、D错.
16.5 反冲运动 火箭
mL1 cos x环 M m
如图所示，AB为一光滑水平横杆，杆上套一质量为M的小圆环， 环上系一长为L质量不计的细绳，绳的另一端拴一质量为m的小 球，现将绳拉直，且与AB平行，由静止释放小球，则当线绳与 AB成θ角时，圆环移动的距离是多少？
水平方向动量守恒，设圆环速度为正 M v1 m v 2 0 即 M x 环 m x 球 0 x 环 x 球 L cos L
` x
巩固应用
质量为m1的热气球吊筐中有一质量为m2的人，共同静止在距地 面为h的高空中，现从气球上放下一根质量不计的软绳，为使此 人沿软绳能安全滑到地面，求软绳至少有多长
设向下为正方向 0 m 2 v 2 m1 v1 即 0 m 2 x 2 m1 x1 l h x气
巩固应用
解题要点 取人的走向为正方向 ⑴ 分析题意看是否符合人船模型 根据动量守恒定律 0= m人v人 - M船v船（平均动量） ⑵ 画出初末状态图，找出各自对地的 位移 设走完时间为 t 则0= m人v人t - M船v船t
⑶用
m1s1=m s2 列方程 即2m 人S人=M船S船
s1+s2=l S +S =L 人 船
V M m M V0 ( 1 )V0 m m
火箭的质量比： 喷气速度越大，质量比越大，火箭获得的速度越大
反冲运动的应用
一个宇航员连同装备总质量M=100kg，与飞船相距d=45m，且 与飞船保持相对静止．宇航员所带的贮氧筒中还剩有m0=0.5kg 的氧气，氧气以v=50m/s速度相对宇航员喷出．返回时释放氧气， 还要留一部分氧气供返回途中呼吸，已知宇航员的耗氧率为 k=2.5×10-4kg/s．若返回时瞬间释放0.15Kg的氧气，能安全回到 飞船吗？
高中物理 第十六章 5 反冲运动 火箭练习(含解析)新人教版选修3-5
5 反冲运动火箭基础巩固1.如图所示,将吹足气的气球由静止释放,球内气体向后喷出,气球会向前运动,这是因为气球受到()A.重力B.手的推力C.空气的浮力D.喷出的气体对气球的作用力解析:将吹足了气的气球释放,气球会向喷气方向的反方向运动是因为气体喷出时,由于反冲作用,喷出的气体对气球有作用力。
答案:D2.运送人造地球卫星的火箭开始工作后,火箭做加速运动的原因是()A.燃料燃烧推动空气,空气反作用力推动火箭B.火箭发动机将燃料燃烧产生的气体向后推出,气体的反作用力推动火箭C.火箭吸入空气,然后向后推出,空气对火箭的反作用力推动火箭D.火箭燃料燃烧发热,加热周围空气,空气膨胀推动火箭答案:B3.下列图片所描述的事例或应用中,没有利用反冲原理的是()答案:D4.人和气球离地高为h,恰好悬浮在空中,气球质量为m气,人的质量为m人。
人要从气球下拴着的软绳上安全到达地面,软绳的长度至少为()AC解析:开始时,人和气球在空中悬浮,说明合力等于零。
在人沿软绳下滑的过程中,两者所受外力不变,即合力仍等于零。
以人和气球为系统,动量守恒而且符合“人船模型”,如图所示,根据动量守恒定律有m人h=m气H,解得H l=H+h D正确。
答案:D5.如图所示,自行火炮连同炮弹的总质量为m0,炮管水平。
火炮车在水平路面上以v1的速度向右匀速行驶中,发射一枚质量为m的炮弹后,自行火炮的速度变为v2,仍向右行驶。
则炮弹相对炮筒的发射速度v0为()AC解析:自行火炮水平匀速行驶时,牵引力与阻力平衡,系统动量守恒。
设向右为正方向,发射前动量之和为m0v1,发射后系统的动量之和为(m0-m)v2+m(v2+v0)由m0v1=(m0-m)v2+m(v2+v0)解得v0B正确。
答案:B6.一小型火箭在高空绕地球做匀速圆周运动,若其沿运动方向的相反方向射出一物体P,不计空气阻力,则()A.火箭一定离开原来轨道运动B.P一定离开原来轨道运动C.火箭运动半径可能不变D.P运动半径一定减小答案:A7.如图所示,质量为m0、半径为R的光滑半圆弧槽静止在光滑水平面上,有一质量为m的小滑块在与圆心O等高处无初速度滑下,在小滑块滑到圆弧槽最低点的过程中,圆弧槽产生的位移大小为。
学案4：16.5 反冲运动 火箭
16.5 反冲运动火箭学习目标1.知道反冲现象并会用动量守恒定律解释.2.知道火箭的飞行原理，初步了解提高火箭质量比的有效方法.3.知道火箭的主要用途，了解人类航空、航天事业的巨大成就.知识梳理知识点1.反冲运动1．反冲定义一个静止的物体在_______的作用下分裂为两部分，一部分向某一个方向运动，另一部分必然向_______的方向运动的现象.2．特点（1）物体的不同部分在_______作用下向相反方向运动.（2）反冲运动中，相互作用力一般较大，通常可以用______________来处理.3．反冲现象的应用及防止（1）应用：农田、园林的喷灌装置是利用反冲使水从喷口喷出时，一边喷水一边旋转.（2）防止：用枪射击时，由于枪身的反冲会影响射击的准确性，所以用步枪射击时要把枪身抵在肩部，以减少反冲的影响.练一练1判断1．反冲运动中若物体分成两部分，这两部分的动量一定相同（）2．做反冲运动的这部分物体满足动量守恒定律（）3．假定冰面是光滑的，某人站在冰冻河面的中央，他想到达岸边，则可行的办法是（）A．步行B．挥动双臂C．在冰面上滚动D．脱去外衣抛向岸的反方向知识点2：火箭工作原理火箭的工作原理是______运动，其______过程动量守恒.它是靠向后喷出的气流的反冲作用而获得向前速度的.当火箭推进剂燃烧时，从尾部喷出的气体具有很大的动量，根据动量守恒定律，火箭获得大小______、方向______的动量.当推进剂燃尽时，火箭即以获得的速度沿着预定的空间轨道飞行.当然，随着燃料的消耗，火箭本身的质量不断减小，研究时应该取火箭本身和相互作用的时间内喷出的气体为研究对象.练一练2 判断1．火箭是通过燃料推空气，空气反过来对火箭产生推力完成工作的（ ） 2．喷气速度越大，质量比越大，火箭获得的速度越大（ ）3．将静置在地面上，质量为M (含燃料)的火箭模型点火升空，在极短时间内以相对地面的速度v 0竖直向下喷出质量为m 的炽热气体.忽略喷气过程重力和空气阻力的影响，则喷气结束时火箭模型获得的速度大小是（ ）A.mM v 0 B.M m v 0 C.M M －m v 0 D.m M －m v 0典例分析1.对反冲运动的理解典例1.小车上装有一桶水，静止在光滑水平地面上，如图所示，桶的前、后、底及侧面各装有一个阀门，分别为S 1、S 2、S 3、S 4(图中未全画出)，要使小车向前运动，可采用的方法是（ ）A ．打开阀门S 1B ．打开阀门S 2C ．打开阀门S 3D ．打开阀门S 4 2.人船模型典例2.如图所示，长为L 、质量为M 的小船停在静水中，一个质量为m 的人站立在船头，若不计水的阻力，当人从船头走到船尾的过程中，船和人相对地面的位移各是多少？对点训练1．(多选)下列不属于反冲运动的是（ ） A ．喷气式飞机的运动 B ．直升机的运动 C ．火箭的运动D．反击式水轮机的运动2．平静的水面上停着一只小船，船头站立着一个人，船的质量是人的质量的8倍.从某时刻起，这个人向船尾走去，走到船中部他突然停止走动.水对船的阻力忽略不计.下列说法中正确的是（）A．人走动时，他相对于水面的速度和小船相对于水面的速度大小相等、方向相反B．他突然停止走动后，船由于惯性还会继续走动一小段时间C．人在船上走动过程中，人对水面的位移是船对水面位移的9倍D．人在船上走动过程中，人的动能是船的动能的8倍3．(多选)采取下列措施有利于增大喷气式飞机的飞行速度的是（）A．使喷出的气体速度更大B．使喷出的气体温度更高C．使喷出的气体质量更大D．使喷出的气体密度更小4．(多选)一人从泊在码头边的船上往岸上跳，若该船的缆绳并没拴在码头上，则下列说法中正确的有（）A．船越轻小，人越难跳上岸B．人跳跃时相对船速度大于相对地速度C．船越重越大，人越难跳上岸D．人跳时相对船速度等于相对地速度【参考答案】知识梳理知识点1. 1． 内力 相反 2．（1）内力 （2）动量守恒定律练一练1 1．× 2．√3．解析：因为冰面光滑，无法行走和滚动，由动量守恒定律知，只有脱去外衣抛向岸的反方向，获得反冲速度才能到达岸边.D 正确.答案：D知识点2：反冲 反冲 相等 相反 练一练2 1．× 2．√3．解析：由动量守恒定律有m v 0＝(M －m )v ，可得火箭获得的速率为v ＝m M －m v 0，D 正确.答案：D 典例分析典例1.解析：根据水和小车组成的系统动量守恒，原来系统动量为零，由0＝m 水v 水＋m车v车知，小车的运动方向与水的运动方向相反，故水应向后喷出，选项B 正确.答案：B典例2. 解析：选人和船组成的系统为研究对象，由于在人从船头走到船尾的过程中，系统动量守恒，人起步前系统的总动量为0.当人加速前进时，船加速后退，人停下时，船也停下来.设某一时刻人的速度为v m ，船的速度为v M ，根据动量守恒定律有：m v m －M v M ＝0，即v m v M ＝M m因为在人从船头走到船尾的整个过程中，每一时刻系统都满足动量守恒定律，所以每一时刻人的速度与船的速度之比都与它们的质量之比成反比，从而可以判断，在人从船头走到船尾的过程中，人的位移x m 与船的位移x M 之比，也应与它们质量之比成反比，即x m x M ＝Mm由题图可以看出x m ＋x M ＝L以上各式联立可得：x m ＝M M ＋m L ，x M ＝mM ＋m L .答案：m M ＋m L MM ＋mL 对点训练1．解析：选项A 、C 、D 中，三者都是自身的一部分向一方向运动，而剩余部分向反方向运动，而直升机是靠外界空气的反作用力作为动力，所以A 、C 、D 对，B 错.答案：ACD2．解析：人船系统动量守恒，总动量始终为零，因此人、船动量等大，速度与质量成反比，A错误；人“突然停止走动”是指人和船相对静止，设这时人、船的速度为v，则(M＋m)v＝0,所以v＝0，说明船的速度立即变为零，B错误；人和船系统动量守恒，速度和质量成反比，因此人的位移是船的位移的8倍，C错误；动能、动量关系E k＝p22m∝1m，人在船上走动过程中人的动能是船的动能的8倍，D正确.答案：D3．解析：把喷气式飞机和喷出的气体看成系统，设原来总质量为M，喷出的气体质量为m，速度是v，剩余质量(M－m)的速度为v′，规定飞机的速度方向为正方向，由动量守恒得m v－(M－m)v′＝0，v′＝m vM－m.故A、C正确.答案：AC4．解析：人尽力往岸上跳时，人做的功是确定的，且全部转化成了人与船的动能.设船的质量为m1，人的质量为m2，跳后人与船的动量大小均为p，则E k人＝p22m2，E k船＝p22m1,因E k人＋E k船为定值，故m1越小，p越小，故A对；人、船相对运动，因此说人跳跃时相对船速度大于相对地速度，故B正确.答案：AB。
物理选修3-5人教版16.5-反冲运动--火箭
在箭支前端缚火药筒，利用火药向后喷发产生的反作用力把箭发射出去。 这是世界上最早的喷射火器。
二、反冲现象的应用—火箭
最早的载人火箭的记 录是明代一名叫万户 的人，他坐在绑有几 十支火箭的椅子上。 手拿两个大风筝，叫 人点燃火箭，想使自 己飞上天去，但他失 败了，而且为此献出 了生命。他的为科学 献身的精神是令人敬 佩和值得我们学习的。
人走到船尾时，有：
mv1t Mv2t 0 ms1 Ms2
s1 s2 L
(2) 假如人变速走到船头，船后退的距离多少？
mv 1 Mv2 0
m v2 M v1
结论： 船变速后退
v1 v2
S2
S1
L
人相对船运动中一直有：
mv1 Mv2 0 mv1t Mv2t 0
ms1 Ms2 0
(3)在系统满足动量守恒的方向上 , 人、船的位移与质量成反比。
三、“人船模型” 问题
如图所示，质量为M的小船长L，静止于 水面，质量为m 的人从船右端走到船左端， 不计水对船的运动阻力，则:该过程中船将 移动多远？
v1
S船
S人
L
(1) 人匀速行走
mv 1 Mv2 0
v2
m M
v1
v2
结论： 船匀速后退
3．如图所示，装有炮弹的火炮总质量为 m1，炮弹的质 量为 m2，炮弹射出炮口时对地的速率为 v0，若炮管与水平地 面的夹角为 θ，则火炮后退的速度大小为(设水平面光
滑)( )
A.mm12v0 C.mm2v1－0coms2θ
B．mm1－2vm0 2 D．m2vm0c1os θ
【解析】 炮弹和火炮组成的系统水平方向动量守恒，0 ＝m2v0cos θ－(m1－m2)v，得 v＝mm2v1－0coms2θ，故选项 C 正确．